CN102575882A - 热泵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热泵装置，其以能够与负荷的状态相应地切换效率好的高效率运转和能力高的高能力运转为目的。具备利用喷射器(4)的主制冷剂回路(101)、将热交换器(2)和喷射器(4)之间以及气液分离器(5)和热交换器(3)之间连接的第一副制冷剂回路(102)、将热交换器(2)和喷射器(4)之间以及压缩机(1)的喷射管(25)连接的第二副制冷剂回路(103)。在负荷为中等程度的情况下，使制冷剂在主制冷剂回路(101)内循环，进行利用了喷射器(4)的效率好的利用喷射器运转。在负荷大的情况下，通过使制冷剂向第二副制冷剂回路(103)流动，进行能力高的喷射运转。在负荷小的情况下，通过使制冷剂向第一副制冷剂回路(102)流动，进行防止效率的恶化的单纯旁通运转。

Description

热泵装置
技术领域
本发明例如涉及具备喷射器的热泵装置。
背景技术
专利文献1中有关于根据状况，对使用喷射器的动力回收运转和不使用喷射器而是使用通常的膨胀阀的减压运转进行切换的空气调节机的记载。
在该空气调节机中，在高压侧的压力降低了的情况下，从动力回收运转切换到减压运转。据此，抑制因喷射器的驱动动力不足而产生向蒸发器的制冷剂循环量不足，效率恶化的情况。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-116124号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1记载的空气调节机中，在外气温度高时，进行制热运转情况等负荷小的情况下，能够抑制效率变差。但是，在外气温度低时，进行制热运转的情况等负荷大的情况下，不能提高能力来运转。
本发明以提供一种能够与负荷的状态相应地切换效率好的高效率运转和能力高的高能力运转的热泵装置为目的。尤其是，本发明以提供一种高效率运转和高能力运转的任一方都能够效率良好地运转的回路结构的热泵装置为目的。
用于解决课题的手段
有关本发明的热泵装置例如是一种热泵装置，
其特征在于，具备主制冷剂回路、第一副制冷剂回路和第二副制冷剂回路，并设有第三热交换器，
所述主制冷剂回路是如下的回路：压缩机的排出侧和第一热交换器的一方的口由配管连接，上述第一热交换器的另一方的口和喷射器的第一入口由配管连接，上述喷射器的出口和气液分离器的入口由配管连接，上述气液分离器的气体侧出口和上述压缩机的吸入侧由配管连接，且上述气液分离器的液体侧出口和第二热交换器的一方的口由配管连接，上述第二热交换器的另一方的口和上述喷射器的第二入口由配管连接，在所述主制冷剂回路中循环着制冷剂，
所述第一副制冷剂回路是如下的回路：将从上述主制冷剂回路的上述第一热交换器的上述另一方的口和上述喷射器的上述第一入口之间的第一连接点到上述主制冷剂回路中的上述气液分离器的上述液体侧出口和上述第二热交换器的上述一方的口之间的第二连接点为止，用配管连接，在配管的途中设置第一膨胀机构，
所述第二副制冷剂回路是如下的回路：使在上述主制冷剂回路中的上述第一热交换器的上述另一方的口和上述喷射器的上述第一入口之间的第三连接点流过的制冷剂的一部分不是通过上述喷射器，而是旁通地向上述压缩机流入，在途中设置第二膨胀机构，
所述第三热交换器使在上述第一副制冷剂回路中的上述第一连接点和上述第一膨胀机构之间流过的制冷剂和在上述第二副制冷剂回路中的上述第二膨胀机构通过后的制冷剂进行热交换。
发明效果
有关本发明的热泵装置具备使用喷射器的主制冷剂回路和使得喷射器旁通的两个副制冷剂回路。通过与负荷的状态相应地切换使制冷剂流动的回路，能够对高效率运转和高能力运转进行切换。另外，由于主制冷剂回路和两个副制冷剂回路的分支位置、第三热交换器的设置位置等被最佳化，所以，高效率运转和高能力运转的任一方都能够有效地运转。
附图说明
图1是有关实施方式1的热泵装置100的结构图。
图2是热泵装置100的控制部10的说明图。
图3是喷射器4的结构图。
图4是喷射器循环的P-h线图。
图5是表示进行利用喷射器运转的情况的制冷剂的流动的图。
图6是表示进行喷射运转的情况的制冷剂的流动的图。
图7是表示进行单纯旁通运转的情况的制冷剂的流动的图。
图8是表示进行除霜运转的情况的制冷剂的流动的图。
图9是表示针对有关实施方式1的热泵装置100的外气温度和制热能力的关系以及外气温度和COP的关系的图。
图10是表示喷射器4的其它结构的图。
图11是表示进行复合运转的情况的制冷剂的流动的图。
图12是表示针对有关实施方式2的热泵装置100的外气温度和制热能力的关系以及外气温度和COP的关系的图。
具体实施方式
实施方式1.
首先，对有关实施方式1的热泵装置100的结构进行说明。
图1是有关实施方式1的热泵装置100的结构图。
如图1所示，热泵装置100具备用实线表示的主制冷剂回路101和用虚线表示的副制冷剂回路102、103。
在主制冷剂回路101中，压缩机1的排出口1B和热交换器2(第一热交换器)经四通阀7，由配管连接。另外，热交换器2和喷射器4的第一入口41由配管连接。另外，喷射器4的出口46和气液分离器5的入口5A由配管连接。另外，气液分离器5的气体侧出口5B和压缩机1的吸入口1A由配管连接。再有，气液分离器5的液体侧出口5C和热交换器3(第二热交换器)由配管连接。另外，热交换器3和喷射器4的第二入口42经四通阀7由配管连接。
另外，四通阀7切换第一流路(图1的四通阀7中的实线的流路)和第二流路(图1的四通阀7中的虚线的流路)。第一流路是将压缩机1的排出口1B和热交换器2连接，并将热交换器3和喷射器4的第二入口42连接的流路。另一方面，第二流路是将压缩机1的排出口1B和热交换器3连接，并将热交换器2和喷射器4的第二入口42连接的流路。
另外，在主制冷剂回路101上，在后述的分支点21(第一连接点、第三连接点)和喷射器4的第一入口41之间的配管上设置作为电子膨胀阀的第三膨胀阀13(开闭阀)。另外，在主制冷剂回路101上，在气液分离器5的液体侧出口5C和后述的合流点22(第二连接点)之间的配管上设置作为电子膨胀阀的第四膨胀阀14(开闭阀)。
另外，在主制冷剂回路101中封入有HFC(四氟乙烷)类制冷剂R410或者作为自然制冷剂的丙烷、CO2等制冷剂。
副制冷剂回路102、103是在热交换器2和喷射器4的第一入口41之间的分支点21，从主制冷剂回路101分支出配管而被设置。副制冷剂回路102、103在分支点23分支为第一副制冷剂回路102和第二副制冷剂回路103。
第一副制冷剂回路102，从分支点23到主制冷剂回路101中的气液分离器5的液体侧出口5C和热交换器3之间的合流点22为止，由配管连接。另外，在第一副制冷剂回路102上，在配管的途中设置作为电子膨胀阀的第一膨胀阀11(第一膨胀机构)。
第二副制冷剂回路103从分支点23连接到被设置在压缩机1上的喷射管25。另外，在第二副制冷剂回路103上，在配管的途中设置作为电子膨胀阀的第二膨胀阀12(第二膨胀机构)。
另外，喷射管25被连接于压缩机1中的中间压空间。中间压空间是指在压缩机1将从吸入口1A吸入的制冷剂从低压压缩到高压的情况下，从吸入口1A吸入的制冷剂在压缩机1中为比低压高、比高压低的中间压的空间。也就是说，中间压空间是指在压缩机1中从吸入口1A吸入的制冷剂成为压缩途中的阶段的空间。例如，若为低级压缩部和高级压缩部被串联地连结的二级压缩机，则使低级压缩部和高级压缩部相连的流路为中间压空间。另外，若为将从吸入口吸入的制冷剂由一个压缩部从低压压缩到高压的单级压缩机，则从吸入口吸入的制冷剂成为中间压的压缩部内(压缩室内)的空间为中间压空间。因此，第二副制冷剂回路103是所谓的喷射回路。
另外，热泵装置100具备使在第一副制冷剂回路102中的分支点23和第一膨胀阀11之间流过的制冷剂和在第二副制冷剂回路103中的第二膨胀阀12和喷射管25之间流过的制冷剂进行热交换的第三热交换器6(过冷却器)。
图2是热泵装置100的控制部10的说明图。
如图2所示，热泵装置100具备温度传感器T1、T2、T3、T4和控制部10。
温度传感器T1检测压缩机1的排出侧的制冷剂温度。
温度传感器T2检测制热运转时的热交换器2的出口侧的制冷剂温度。也就是说，温度传感器T2在制热运转时检测制冷剂的过冷却度。
温度传感器T3检测制热运转时的热交换器3的出口侧的制冷剂温度。也就是说，温度传感器T3在制热运转时检测制冷剂的过热度。
温度传感器T4检测外气温度。
控制部10与由温度传感器T1、T2、T3、T4检测的温度相应地控制膨胀阀11、12、13、14的开度。例如，控制部10与由温度传感器T4检测的外气温度、由温度传感器T1检测的制冷剂温度相应地控制第二膨胀阀12。另外，控制部10与由温度传感器T4检测的外气温度、由温度传感器T2检测的制冷剂温度相应地控制第三膨胀阀13。另外，控制部10与由温度传感器T4检测的外气温度、由温度传感器T3检测的制冷剂温度相应地控制第一膨胀阀11、第四膨胀阀14。
另外，控制部10与制热运转、制冷运转、除霜运转等运转内容相应地控制四通阀7的设定。
另外，控制部10是微电脑等电脑。
接着，对喷射器4的结构和动作进行说明。
图3是喷射器4的结构图。
如图3所示，喷射器4具备第一入口41和第二入口42这两个入口及一个出口46。另外，喷射器4具备喷嘴部43、混合部44、扩散器部45。将混合部44和扩散器部45合并称为升压部。
成为驱动流的高压的液体制冷剂从第一入口41流入。从第一入口41流入的制冷剂在喷嘴部43被减压膨胀并被加速，向混合部44喷射。也就是说，喷嘴部43将制冷剂的压力能等熵地转换为运动能，使制冷剂减压膨胀，向混合部44喷射。
通过从喷嘴部43向混合部44喷射的高速的制冷剂流的卷入作用，从第二入口42向混合部44吸引制冷剂。而且，在混合部44，从喷嘴部43喷射的制冷剂和从第二入口42吸引的制冷剂被混合。此时，以从喷嘴部43喷射的制冷剂的运动能和从第二入口42吸引的制冷剂的运动能的和被保存的方式混合制冷剂，据此，制冷剂的压力在混合部44上升，成为气液二相的制冷剂。
扩散器部45随着从混合部44侧去向出口46侧，流路截面积逐渐扩大。因此，在扩散器部45，从混合部44侧流入的制冷剂的速度能被转换为压力能，压力上升。而且，制冷剂从出口46流出。
接着，对利用了喷射器4的喷射器循环的效果进行说明。
图4是喷射器循环的P-h线图。另外，在图4中，实线表示喷射器循环，虚线表示一般的膨胀阀循环。一般的膨胀阀循环是指将压缩机、冷凝机、膨胀阀、蒸发器依次用配管连接的热泵循环。
如图4所示，喷射器循环中，从压缩机1出来的高温高压的制冷剂在热交换器2散热，被冷却，从第一入口41流入喷射器4。而且，从第一入口41流入到喷射器4的制冷剂如上所述，在喷嘴部43被减压膨胀。再有，从喷嘴部43喷射的低温的制冷剂在混合部44与从热交换器3流出的高温的制冷剂混合，温度上升。再有，在扩散器部45制冷剂被升压，流入气液分离器5，被进行气液分离。在气液分离器5被分离的气体制冷剂向压缩机1被吸入，液体制冷剂流入热交换器3。
通过以这样的方式动作，在喷射器循环中压缩机1吸入的制冷剂的压力比在一般的膨胀阀循环中压缩机吸入的制冷剂的压力高ΔP。与压缩机1吸入的制冷剂的压力高ΔP的量相应地能够降低向压缩机1供给的动力，能够提高COP(Coefficient Of Performance：性能系数)。
另外，喷射器4如上所述，是具备喷嘴部43、混合部44、扩散器部45的二相流喷射器。喷射器4的各部分的尺寸根据热泵循环中的负荷(例如，在外气温度2℃以上但不到7℃)下的高低压、循环流量为最佳的方式被调整、设计。
在通常的膨胀阀中，在使制冷剂膨胀时，压力能损失。与此相对，喷射器4如上所述，当在喷嘴部43使制冷剂膨胀时，将制冷剂的压力能转换为运动能，进而，在混合部44和扩散器部45将运动能转换为压力能。据此，回收损失了的压力能的一部分。
接着，对有关实施方式1的热泵装置100的动作进行说明。这里，以制热运转为例进行说明。这里提及的制热运转不仅包括使居室内的空气温暖的制热，还包括对水给予热而制作热水的供热水。
图5至图8是表示每个运转状态的热泵装置100中的制冷剂的流动的图。在图5至图8中，箭头表示制冷剂的流动。另外，在膨胀阀11、12、13、14的符号旁边，由在括号中写的“开”、“闭”表示膨胀阀11、12、13、14的开度。若为“开”，则表示该膨胀机构的开度比规定的开度大，制冷剂为流动的状态。若为“闭”，则表示该膨胀机构的开度比规定的开度小(例如，为全闭)，制冷剂不流动的状态。另外，实线的回路表示制冷剂流动的回路，虚线的回路表示制冷剂不流动的回路。
首先，对进行利用了喷射器4的利用喷射器运转的情况进行说明。利用喷射器运转在负荷为中等程度的情况下执行。就负荷而言，将在后面详细阐述，但是，负荷为中等程度的情况是指例如外气温度在2℃以上但不到7℃的情况。“外气温度在2℃以上但不到7℃”是全年制热运转中的标准的温度带，是占制热运转全部时间的大约一半的温度带。因此，通过在该温度带提高运转效率(COP)，能够最有助于全部运转中的效率提高，能够大幅削减热泵装置全年使用的电力。另外，虽然为了提高COP而利用喷射器4，但是，由于若热泵装置的高压侧压力不高到某种程度，则喷射器4的效果不能被发挥，所以，在制热负荷变低的温度(这里，为7℃以上)时不使用。
图5是表示进行利用喷射器运转的情况下的制冷剂的流动的图。
在负荷为中等程度的情况下，控制部10将第一膨胀阀11和第二膨胀阀12设定为全闭，且将第三膨胀阀13和第四膨胀阀14设定为比规定的开度大，且流动适当的量的制冷剂的开度。另外，控制部10将四通阀7设定在第一流路(图5的四通阀7中的实线的流路)。
在这种情况下，从压缩机1排出的高温、高压的气体制冷剂在热交换器2散热并冷凝、液化，成为中温、高压的液体制冷剂。也就是说，热交换器2在制热运转中作为散热器(冷凝机)动作。另外，如上所述，制热运转不仅包括使居室内的空气温暖的制热，还包括对水给予热，制造热水的供热水。因此，热交换器2可以使制冷剂和空气进行热交换，也可以使制冷剂和水进行热交换。而且，中温、高压的液体制冷剂从分支点21全部流向喷射器4侧，从第一入口41流入喷射器4。
从第一入口41流入喷射器4的制冷剂如根据图3所说明的那样，在喷嘴部43被减压、加速，向混合部44喷射。向混合部44喷射的制冷剂与从第二入口42流入的制冷剂气体混合，压力某种程度地上升，成为气液二相。而且，气液二相制冷剂在扩散器部45压力进一步上升，从喷射器4的出口46流出。
从喷射器4流出的制冷剂向气液分离器5流入。在气液分离器5，所流入的气液二相制冷剂被分离为液体制冷剂和气体制冷剂。被分离的气体制冷剂从气体侧出口5B流出，被吸入压缩机1。另外，在构成气体侧出口5B的U字管上设置未图示出的回油孔，使滞留在气液分离器5内的油返回压缩机1。另一方面，被分离的液体制冷剂从液体侧出口5C流出，在第四膨胀阀14被减压，然后，在热交换器3从空气夺取热并蒸发，成为气体制冷剂。也就是说，热交换器3在制热运转中，作为蒸发器动作。从热交换器3流出的气体制冷剂从喷射器4的第二入口42向混合部44被吸引，如上所述，与从喷嘴部43喷射的制冷剂混合。
而且，向压缩机1吸入的制冷剂被压缩，成为高温、高压的气体制冷剂并被排出，再次向热交换器2流入。
在利用喷射器运转中，通过利用喷射器4，回收在通常的膨胀阀中成为损失的制冷剂的压力能，据此，压缩机1吸入的制冷剂的压力升高。因此，热泵装置100的效率变好。
接着，对不利用喷射器4而进行喷射运转的情况进行说明。喷射运转在伴随着外气温降低，制热能力不足，需要比利用喷射器运转高的制热能力的情况下执行。也就是说，喷射运转在负荷大的情况下执行。负荷大的情况是指例如外气温度不到2℃的情况。
图6是表示进行喷射运转的情况下的制冷剂的流动的图。
在负荷大的情况下，控制部10将第三膨胀阀13和第四膨胀阀14设定为全闭，并且将第一膨胀阀11和第二膨胀阀12设定为比规定的开度大，且流动适当的量的制冷剂的开度。例如，控制部10控制第一膨胀阀11的开度，调整制冷剂的流量，以便使热交换器3的出口过热度成为在5℃以上但不到10℃。另外，控制部10控制第二膨胀阀12的开度，调整制冷剂的流量，以便使压缩机1的排出温度成为不超过规定的温度的适当的温度。另外，控制部10将四通阀7设定在第一流路(图6的四通阀7中的实线的流路)上。
在这种情况下，与利用喷射器运转的情况同样，从压缩机1排出的高温、高压的气体制冷剂在热交换器2散热并冷凝、液化，成为中温、高压的液体制冷剂。而且，中温、高压的液体制冷剂不是从分支点21向喷射器4侧流动，而是全部流入副制冷剂回路102、103。在副制冷剂回路102、103流过的制冷剂在分支点23，一部分被分配向第一副制冷剂回路102，其余的被分配向第二副制冷剂回路103。
向第二副制冷剂回路103被分配的制冷剂在第二膨胀阀12膨胀，成为气液二相的制冷剂。在第二膨胀阀12膨胀了的在第二副制冷剂回路103流过的制冷剂和在第一副制冷剂回路102流过的制冷剂在第三热交换器6进行热交换，在第二副制冷剂回路103流过的制冷剂被加热，在第一副制冷剂回路102流过的制冷剂被冷却。
在第三热交换器6中被冷却后的在第一副制冷剂回路102流过的制冷剂在第一膨胀阀11膨胀，向热交换器3流入。向热交换器3流入的制冷剂在热交换器3从空气夺取热，并蒸发，成为气体制冷剂。从热交换器3流出的气体制冷剂从喷射器4的第二入口42通过混合部44、扩散器部45，向气液分离器5流入。向气液分离器5流入的制冷剂因第四膨胀阀14被封闭而不会从液体侧出口5C流出，而是从气体侧出口5B流出向压缩机1吸入，并被压缩。
另一方面，在第三热交换器6中被加热后的在第二副制冷剂回路103流过的制冷剂从喷射管25被注入压缩机1中的中间压空间。
在喷射运转中，从热交换器2(冷凝器)流出的制冷剂向压缩机1的中间压空间被注入。其结果，制冷剂的循环量增加，制热能力提高。
接着，对进行不利用喷射器4，不进行喷射运转的单纯旁通运转的情况进行说明。单纯旁通运转在负荷小的情况下执行。负荷小的情况是指例如外气温度在7℃以上的情况。
图7是表示进行单纯旁通运转的情况的制冷剂的流动的图。
在负荷小的情况下，控制部10将第二膨胀阀12、第三膨胀阀13和第四膨胀阀14设定为全闭，且将第一膨胀阀11设定为比规定的开度大，流动适当的量的制冷剂的开度。例如，控制部10控制第一膨胀阀11的开度，调整制冷剂的流量，以便使热交换器3的出口过热度在5℃以上但不到10℃。另外，控制部10将四通阀7设定在第一流路(图7的四通阀7中的实线的流路)上。
在这种情况下，与利用喷射器运转的情况同样，从压缩机1排出的高温、高压的气体制冷剂在热交换器2散热并冷凝、液化，成为中温、高压的液体制冷剂。而且，中温、高压的液体制冷剂不从分支点21流向喷射器4侧，而是全部向副制冷剂回路102、103流入。向副制冷剂回路102、103流入的制冷剂在分支点23全部流向第一副制冷剂回路102侧。在第一副制冷剂回路102流过的制冷剂在第一膨胀阀11膨胀，向热交换器3流入。向热交换器3流入的制冷剂在热交换器3从空气夺取热并蒸发，成为气体制冷剂。从热交换器3流出的气体制冷剂从喷射器4的第二入口42通过混合部44、扩散器部45向气液分离器5流入。流入到气液分离器5的制冷剂因第四膨胀阀14被封闭，不从液体侧出口5C流出，而是从气体侧出口5B流出，被吸入压缩机1，并被压缩。
也就是说，在单纯旁通运转中，进行一般的制热运转。
在负荷低的情况下，高压侧的压力变低。也就是说，从第一入口41流入的制冷剂的压力变低。因此，在喷嘴部43不能得到足够的驱动力，在混合部44不能从第二入口42充分吸引制冷剂。其结果为，向热交换器3(蒸发器)的制冷剂循环量减少，效率变差。但是，在单纯旁通运转中，通过不利用喷射器4而是使得旁通，能够防止向热交换器3的制冷剂循环量减少的情况，能够抑制效率的恶化。
接着，对除霜运转进行说明。在低外气温度下进行制热运转的情况下，由于在热交换器3结霜，所以，有必要进行除霜运转。
图8是表示进行除霜运转的情况下的制冷剂的流动的图。
在进行除霜运转的情况下，控制部10将第二膨胀阀12、第三膨胀阀13和第四膨胀阀14设定为全闭，且将第一膨胀阀11设定在比规定的开度大，流动适当的量的制冷剂的开度。例如，控制部10控制第一膨胀阀11的开度，调整制冷剂的流量，以便使热交换器2的出口过热度在5℃以上但不到10℃。另外，控制部10将四通阀7设定在第二流路(图8的四通阀7中的虚线的流路)上。
在这种情况下，从压缩机1排出的高温·高压的气体制冷剂在热交换器3向空气散热并冷凝、液化，成为高压的液体制冷剂。此时，使在热交换器3上结的霜融化。也就是说，热交换器3在除霜运转中作为散热器(冷凝机)动作。从热交换器3流出的液体制冷剂在第一膨胀阀11中被减压。在第一膨胀阀11中被减压了的制冷剂向热交换器2流入并吸热，进行某种程度蒸发。从热交换器2流出的气体制冷剂从喷射器4的第二入口42通过混合部44、扩散器部45向气液分离器5流入。流入到气液分离器5的制冷剂因第四膨胀阀14被封闭，不从液体侧出5C流出，而是从气体侧出口5B流出，被吸入压缩机1并被压缩。
接着，说明针对热泵装置100的负荷和制热能力的关系以及负荷和COP的关系。另外，这里作为表示负荷的指标，使用外气温度进行说明。
图9是表示针对有关实施方式1的热泵装置100的外气温度和制热能力的关系以及外气温度和COP的关系的图。图9中，实线表示热泵装置100的制热能力以及COP。另一方面，虚线表示一般的热泵装置的制热能力以及COP。另外，针对实线和虚线重叠的部分，仅表示出实线。因此，表示了实线和虚线这两者的部分是在一般的热泵装置和热泵装置100中存在差的部分。
也就是说，在一般的热泵装置和本申请发明的热泵装置100中，在外气温度为2℃以上但不到7℃的情况下的COP和在外气温度为不到2℃的情况下的制热能力存在差。
在外气温度为2℃以上但不到7℃的情况下，热泵装置100进行利用喷射器运转。如上所述，在利用喷射器运转中，减压过程中的压力能由喷射器4回收。因此，与一般的热泵装置的COP(图9的用符号33表示的COP)相比，热泵装置100的COP(图9的用符号32表示COP)高。
另外，在外气温度为不到2度的情况下，热泵装置100进行喷射运转。如上所述，在喷射运转中，向压缩机1的中间压空间注入制冷剂，制冷剂流量增加。因此，与一般的热泵装置的制热能力(图9的用符号31表示的制热能力)相比，热泵装置100的制热能力(图9的用符号30表示的制热能力)高。
另外，在外气温度为7℃以上的情况下，热泵装置100进行单纯旁通运转。如上所述，在单纯旁通运转中，不利用喷射器4而是使得旁通。因此，由于外气温度上升，负荷下降，所以，不存在喷射器4的驱动动力不足，向作为蒸发器动作的热交换器3的制冷剂循环量不足的情况。其结果为，不存在与一般的热泵装置相比，COP变低的情况。
如上所述，热泵装置100通过与负荷的状态相应地切换使制冷剂流动的回路，作为整体效率好，另外，能够进行能力高的运转。
另外，在上述说明中，控制部10与制热运转时的外气温度相应地进行膨胀阀11、12、13、14等的控制。这里，热泵装置100具备未图示出的负荷检测部，外气温度由未图示出的负荷检测部检测。
另外，在上述说明中，控制部10根据制热运转时的外气温度是不到2℃，还是在2℃以上但不到7℃，或在7℃以上，进行膨胀阀11、12、13、14等的控制。但是，2℃、7℃这样的温度是一个例子，并不限定于此。
另外，在上述说明中，作为判断负荷的指标，使用了外气温度。但是，判断负荷的指标并不限定于外气温度。
这里，负荷是指在热交换器2中，作为使与在主制冷剂回路101流过的制冷剂进行热交换的流体的温度成为规定的温度所必要的热量的必要负荷。也就是说，负荷在空调运转时，是指使居室内的空气的温度成为规定的温度所必要的热量，在供热水运转时，是指使所供给的水的温度成为规定的温度所必要的温度。
因此，负荷检测部，作为判断负荷的指标，也可以不检测外气温度，而是检测热交换器3的蒸发压力、温度，也可以是检测成为制冷剂循环量的指标的压缩机频率。另外，负荷检测部可以检测空调时温暖的房间的室内温度、出热水温度、给水温度那样的负荷侧的温度，还可以检测热交换器2的冷凝压力、温度等高压侧的信息。另外，出热水温度在热交换器2是使制冷剂和水等液体进行热交换的热交换器的情况下，是在热交换器2中被加热后的水等的液体的温度。给水温度在热交换器2在使制冷剂和水等液体进行热交换的热交换器的情况下，是在热交换器2中被加热前的水等液体的温度。
而且，也可以是控制部10从这些指标判断负荷的大小，进行膨胀阀11、12、13、14等的控制。
另外，也可以是负荷检测部检测多个指标，判断负荷。
例如，也可以是负荷检测部检测外气温度和给水温度。在这种情况下，例如，控制部10在外气温度为2℃以上、但不到7℃，且给水温度高(例如，35℃以上)的情况下，进行利用喷射器运转。另外，也可以是控制部10在外气温度为不到2℃，或给水温度低(例如，不到35℃)的情况下，进行喷射运转，在外气温度为7℃以上的情况下，进行单纯旁通运转。
另外，例如，也可以是负荷检测部检测外气温度和压缩机频率。在这种情况下，例如，也可以是控制部10在外气温度为2℃以上但不到7℃，且压缩机频率大(例如，达到压缩机1的额定能力的90％以上的频率)的情况下，进行利用喷射器运转。另外，也可以是控制部10在外气温度为不到2℃或压缩机频率低(例如，未达到压缩机1的额定能力的90％的频率)的情况下，进行喷射运转，在外气温度为7℃以上的情况下，进行单纯旁通运转。
即使在使用任何指标判断负荷的情况下，控制部10在判断为负荷比预先设定的第一负荷大的情况下，也以进行喷射运转的方式进行控制。另外，控制部10在判断为负荷比上述第一负荷低，且负荷比设定得比上述第一负荷低的第二负荷大的情况下，以进行利用喷射器运转的方式进行控制。另外，控制部10在判断为负荷比上述第二负荷小的情况下，以进行单纯旁通运转的方式进行控制。
另外，第一负荷、第二负荷被预先设定在控制部10所具备的存储器中。
另外，也可以是控制部10除负荷的大小以外，还在成为喷射器4的喷嘴部43中的节流量不足或者过剩的状态、喷射器4的喷嘴部43因异物堵塞等而闭塞的状态的情况下，以进行喷射运转或者单纯旁通运转的方式进行控制。在喷射器4成为上述状态的情况下，若进行利用了喷射器4的运转，则效率变差。因此，进行使喷射器4旁通地流动制冷剂的喷射运转或者单纯旁通运转，防止效率的恶化。
另外，如图3所示，在将喷射器4的喷嘴部43做成不能调整节流量的固定节流的情况，由于蒸发温度伴随着外气温度、室内温度的变化上升或者降低，喷射器4中的节流量变得不足或者过剩。因此，负荷检测部通过检测外气温度、室内温度，能够检测成为喷射器4中的节流量不足或者过剩的状态。另外，负荷检测部还能够从制冷剂回路各部的温度、压力检测喷射器4的节流量不足或者过剩的状态。另外，也可以是负荷检测部通过检测热交换器3的出口过热度比规定的温度高的情况，来检测喷射器4的喷嘴部43闭塞了的情况。
另外，在上述说明中，将第四膨胀阀14做成电子膨胀阀。但是，第四膨胀阀14也可以是止回阀。在第四膨胀阀14为止回阀的情况下，有必要在将气液分离器5和合流点22相连的配管上设置与第四膨胀阀14串联地连接的节流机构。
另外，在上述说明中，如图3所示，表示了喷射器4为固定节流的例子。但是，也可以如图10所示，喷射器4具备电磁线圈47和针48，通过控制电磁线圈47，由针48使喷嘴部43的直径变化，使得也能够控制在喷嘴部43通过的制冷剂的流量。
在上述说明中，通过进行第三膨胀阀13的开度控制，来调整从喷射器4的第一入口41流入的制冷剂的流量。但是，在能够通过控制电磁线圈47，由针48控制在喷嘴部43通过的制冷剂的流量的情况下，也可以通过控制电磁线圈47，来调整从喷射器4的第一入口41流入的制冷剂的流量。
另外，在上述说明中，作为制冷剂的一例，列举了R410、丙烷。但是，制冷剂并不限于丙烷，也可以使用作为低GWP(GlobalWarming Potential：全球变暖潜值)的HFO(四氟丙烯)类制冷剂、混合了HFO类的制冷剂的混合制冷剂。这些制冷剂为可燃性或微燃性。但是，若为热交换器2被装配在室外机的情况，则不存在可燃性制冷剂进入室内侧的空间的情况，能够安全地使用。
实施方式2.
有关实施方式1的热泵装置100在外气温度为2℃以上但不到7℃的情况下，进行利用喷射器运转，在外气温度为不到2℃的情况下，不使用喷射器4地进行喷射运转。也就是说，在实施方式1中，与外气温度相应地对使用喷射器4的运转和喷射运转有选择地进行切换。
有关实施方式2的热泵装置100作为外气温度，新设定比2℃低的B℃这样的基准温度。而且，热泵装置100在外气温度为B℃以上但不到2℃的情况下，进行使用喷射器4且使制冷剂向第二副制冷剂回路103流动的复合运转。另外，热泵装置100在外气温度不到B℃的情况下，进行不使用喷射器4的喷射运转。
也就是说，有关实施方式2的热泵装置100所具备的控制部10在负荷比上述第一负荷高，且负荷比设定得比上述第一负荷高的第三负荷小的情况下，以进行复合运转的方式进行控制。另外，控制部10在负荷比上述第三负荷大的情况下，以进行喷射运转的方式进行控制。
图11是表示进行复合运转的情况下的制冷剂的流动的图。
在进行复合运转的情况下，控制部10将第一膨胀阀11、第二膨胀阀12、第三膨胀阀13、第四膨胀阀14设定为比规定的开度大、流动适当的量的制冷剂的开度。另外，控制部10将四通阀7设定在第一流路(图11的四通阀7中的实线的流路)上。
从压缩机1排出的高温、高压的气体制冷剂在热交换器2散热并冷凝、液化，成为中温、高压的液体制冷剂，一部分从分支点21流入喷射器4，其余的流入副制冷剂回路102、103。流入到副制冷剂回路102、103的制冷剂的一部分在分支点23向第一副制冷剂回路102分配，其余的向第二副制冷剂回路103分配。也就是说，制冷剂在所有的回路流过。
另外，有关实施方式2的热泵装置100与有关实施方式1的热泵装置100同样，在负荷为中等程度的外气温度为2℃以上但不到7℃的情况下，进行使用了喷射器4的运转。另外，热泵装置100在负荷小的外气温度为7℃以上的情况下，进行单纯旁通运转。另外，热泵装置100在外气温度为不到B℃的情况下，进行不使用喷射器4的喷射运转。
图12是表示针对有关实施方式2的热泵装置100的外气温度和制热能力的关系以及外气温度和COP的关系的图。针对图12所示的外气温度和制热能力的关系以及外气温度和COP的关系，仅说明与图9不同的部分。
在外气温度为B℃以上但不到2℃的情况下，热泵装置100进行复合运转。因此，与一般的热泵装置的制热能力(图12的用符号31表示的制热能力)相比，有关实施方式2的热泵装置100的制热能力(图12的用符号34表示的制热能力)高。但是，与有关实施方式1的热泵装置100的制热能力(图9的用符号30表示的制热能力)相比，有关实施方式2的热泵装置100的制热能力要低一些。
另一方面，在外气温度为B℃以上但不到2℃的情况下，与一般的热泵装置的COP(图12的用符号36表示的COP)相比，有关实施方式2的热泵装置100的COP(图12的用符号35表示的COP)高。也就是说，与有关实施方式1的热泵装置100的COP相比，有关实施方式2的热泵装置100的COP高。
即，有关实施方式2的热泵装置100与有关实施方式1的热泵装置100相比，能够进行取得负荷大的情况下的能力和效率平衡的运转。
另外，与实施方式1同样，判断负荷的指标并不限于外气温度，也可以是其它的指标。
对上述情况总结如下。
热泵装置100是如下的冷冻循环装置，该冷冻循环装置具备：制冷剂回路，其用配管依次将压缩机、对从上述压缩机排出的制冷剂进行散热并冷却的散热器、使从上述散热器出来的制冷剂减压膨胀，将膨胀能转换为压力能，提高上述压缩机的吸入压力的喷射器、将从上述喷射器出来的制冷剂分为气体制冷剂和液体制冷剂的气液分离器、使从气液分离器分离的液体制冷剂蒸发的蒸发器环状地连接而构成；和副制冷剂回路，其经第一节流装置，用配管将上述气液分离器的液体制冷剂出口部和上述喷射器的高压侧入口部连接，其特征在于，在上述副制冷剂回路的高压侧上游部和上述第一节流装置之间设置了过冷却器。
另外，热泵装置100的特征在于，在上述气液分离器的液体制冷剂出口部设置了开闭阀。
再有，其特征在于，将上述开闭阀做成止回阀。
另外，还有，其特征在于，上述过冷却器的冷热源是将副制冷剂回路的制冷剂的一部分减压了的低压二相制冷剂。
另外，其特征在于，使在上述过冷却器蒸发的制冷剂向压缩机的压缩途中的中间压力部分旁通。
其特征在于，与外气温度相应地切换上述制冷剂回路和上述副制冷剂回路。
其特征在于，上述外气温度由比较高温的第一外气温度和低温的第二外气温度构成。
其特征在于，在为上述第一外气温度以上时，不使用上述过冷却器，在不到上述第一外气温度时，使用上述过冷却器。
其特征在于，在为上述第二外气温度以上时，不使用上述喷射器，在为上述第一外气温度以上，不到上述第二外气温度时，使用上述喷射器。
符号说明
1：压缩机；1A：吸入口；1B：排出口；2：热交换器；3：热交换器；4：喷射器；5：气液分离器；5A：入口；5B：气体侧出口；5C：液体侧出口；6：第三热交换器；7：四通阀；8：第四热交换器；10：控制部；11：第一膨胀阀；12：第二膨胀阀；13：第三膨胀阀；14：第四膨胀阀；15、16：电磁阀；17、18：毛细管；21、23：分支点；22、24：合流点；25：喷射管；41：第一入口；42：第二入口；43：喷嘴部；44：混合部；45：扩散器部；46：出口；47：电磁线圈；48：针；100：热泵装置；101：主制冷剂回路；102：第一副制冷剂回路；103：第二副制冷剂回路。

Claims (11)

1.一种热泵装置，其特征在于，具备主制冷剂回路、第一副制冷剂回路和第二副制冷剂回路，并设有第三热交换器，
所述主制冷剂回路是如下的回路：压缩机的排出侧和第一热交换器由配管连接，上述第一热交换器和喷射器的第一入口由配管连接，上述喷射器的出口和气液分离器的入口由配管连接，上述气液分离器的气体侧出口和上述压缩机的吸入侧由配管连接，且上述气液分离器的液体侧出口和第二热交换器由配管连接，上述第二热交换器和上述喷射器的第二入口由配管连接，在所述主制冷剂回路中循环着制冷剂，
所述第一副制冷剂回路是如下的回路：将从上述主制冷剂回路中的上述第一热交换器和上述喷射器的上述第一入口之间的第一连接点到上述主制冷剂回路中的上述气液分离器的上述液体侧出口和上述第二热交换器之间的第二连接点为止用配管连接，在配管的途中设置第一膨胀机构，
所述第二副制冷剂回路是如下的回路：使在上述主制冷剂回路中的上述第一热交换器和上述喷射器的上述第一入口之间的第三连接点流过的制冷剂的一部分不是通过上述喷射器，而是旁通地向上述压缩机流入，在途中设置第二膨胀机构，
所述第三热交换器使在上述第一副制冷剂回路中的上述第一连接点和上述第一膨胀机构之间流过的制冷剂和在上述第二副制冷剂回路中的上述第二膨胀机构通过后的制冷剂进行热交换。
2.如权利要求1所述的热泵装置，其特征在于，
上述第二副制冷剂回路是如下的喷射回路：从上述第三连接点到设置在上述压缩机上的喷射管为止用配管连接，将在上述第三连接点流过的制冷剂从上述喷射管向在上述压缩机中成为从上述主制冷剂回路吸入的制冷剂为压缩途中的阶段的中间压空间注入。
3.如权利要求1所述的热泵装置，其特征在于，
上述热泵装置还具备：
对从上述第一热交换器流出的制冷剂向上述喷射器的上述第一入口流入的量进行控制的控制阀、
与必要负荷相应地对上述控制阀的开度、上述第一膨胀机构的开度、上述第二膨胀机构的开度进行控制的控制部，上述必要负荷是使与在上述第一热交换器流过的制冷剂进行热交换的流体的温度成为规定的温度所需要的热量。
4.如权利要求3所述的热泵装置，其特征在于，
上述控制部在上述必要负荷为预先设定的第一负荷以下、比设定得比上述第一负荷低的第二负荷大的情况下，使上述控制阀的开度比规定的开度大，使上述第一膨胀机构和上述第二膨胀机构的开度比上述规定的开度小。
5.如权利要求3所述的热泵装置，其特征在于，
上述控制部在上述必要负荷比预先设定的第一负荷大的情况下，使上述控制阀的开度比规定的开度小，使上述第一膨胀机构和上述第二膨胀机构的开度比上述规定的开度大。
6.如权利要求3所述的热泵装置，其特征在于，
上述控制部在上述必要负荷为预先设定的第二负荷以下的情况下，使上述控制阀和上述第二膨胀机构的开度比规定的开度小，使上述第一膨胀机构的开度比上述规定的开度大。
7.如权利要求3所述的热泵装置，其特征在于，
上述控制部，
在上述必要负荷比预先设定的第一负荷大、在被设定得比上述第一负荷高的第三负荷以下的情况下，使上述控制阀、上述第一膨胀机构和上述第二膨胀机构的开度比规定的开度大，
在上述必要负荷比上述第三负荷大的情况下，使上述控制阀的开度比上述规定的开度小，使上述第一膨胀机构和上述第二膨胀机构的开度比上述规定的开度大。
8.如权利要求3所述的热泵装置，其特征在于，
上述控制阀是被设置在上述第一连接点和上述喷射器的上述第一入口之间的开闭阀。
9.如权利要求3所述的热泵装置，其特征在于，
上述喷射器具备：
将从上述第一入口流入了的制冷剂减压、加速并喷射的喷嘴部、
将上述喷嘴部喷射了的制冷剂和从上述第二入口吸入了的制冷剂混合并升压的升压部，
上述控制阀是调整上述喷嘴部的开度的节流机构。
10.如权利要求1所述的热泵装置，其特征在于，
在上述主制冷剂回路中，在上述气液分离器的上述液体侧出口和上述第二连接点之间设置有开闭阀。
11.如权利要求10所述的热泵装置，其特征在于，
上述开闭阀是允许从上述气液分离器的液体侧出口向上述第二连接点的流动，不允许从上述第二连接点向上述气液分离器的液体侧出口的流动的止回阀。
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